高压变频器在西钢转炉除尘风机上的应用

一、引言

　　2008年7月，西钢集团对120T转炉二期工程高压变频器项目进行了公开招标，广州智光电气股份有限公司的ZINVERT变频器中标。120T转炉二期工程中，包括一次除尘、二次除尘和连铸二冷及喷淋泵共四套高压变频装置和三套手动旁路柜，本文详细介绍ZINVERT在除尘风机上的应用效果。

二、电动机参数

　　2.1一次除尘电动机

　　型号：YBPT630-4 工作电压：6KV

　　额定功率：1250KW 防护等级：IP44

　　额定转速：1486rpm 功率因数：0.87

　　额定电流：125.8A

　　负载类型：风机 2台

　　2.2二次除尘电动机

　　型号：YKK500-6 工作电压：6KV

　　额定功率：630KW 防护等级：IP44

　　额定转速：993rpm 功率因数：0.84

　　额定电流：76.37A

　　负载类型：风机 1台

　　2.3连铸二冷及喷淋泵电动机

　　型号：Y400-4 工作电压：6KV

　　额定功率：355KW 防护等级：IP44

　　额定转速：2977rpm 功率因数：0.899

　　额定电流：32.2A

三、变频设备

　　3.1高压变频调速产品原理

　　ZINVERT系列只能高压变频调速系统采用功率单元串联技术，直接输出3KV、6KV、10KV电压，属高-高电压源型变频器。采用功率单元串联解决了器件耐压问题，同时同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加，提高输出电压谐波性能、降低输出电压的dv/dt;通过电流多重化技术降低输入侧谐波，减小对电网的谐波污染;主控制器采用DSP、CPLD和FPGA为核心，配合数据采集、单元控制和光纤通信回路以及内置的PLC构成系统控制部分。

　　ZINVERT系列智能高压变频调速成套系统整体结构上由旁路柜、移相变压器柜、功率单元柜及控制柜组成。

　　采用功率单元堆波技术，将多个功率单元的输出电压串联叠加直接形成高压，见图6。因为各功率单元的输出电压波形在叠加前已经过移相处理，所以叠加后的输出波形质量好，不存在谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动等。

四、一次接线及二次保护

　　当K1、K2分，K3合时，系统运行在工频状态，断路器保护配置为电动机保护，ZINVERT系统的控制系统配置过流、过压、欠压、失速、过负荷等保护。

　　当K1、K2合，K3分时，系统运行在变频状态，因为变频输入侧为整流移相变压器，因此断路器保护配置为变压器保护，ZINVERT系统的变压器配置温控保护，配置缺相、过压、过流、速断、过负荷保护。

五、ZINVERT型智能高压变频调速成套系统的技术特点

　　1、功率因数高、谐波污染小、体积小、效率高

　　2、抗电压波动能力更强，掉电自动恢复功能

　　3、专有核心“STT”技术，旋转负载直接启动

　　4、主回路专利技术与三重保护功能的高压输出突发短路“SCP”防护技术

　　5、允许掉电时间最长（60秒）的高压变频调速系统，掉电恢复后无冲击启动

　　6、多回路供电技术，无电源敏感性

　　7、高可靠性EMC设计，超级看门狗技术保证系统运行稳定性

　　8、采用预充电电路，保护器件、工变频进线开关保护无需变化

　　9、系统无高压可调式控制功能，具有单元直流电压与电容老化检测功能

　　10、加、减速自适应功能使ZINVERT成为相同容量配置的加减速最快的国产高压变频器

　　11、完整的工频/变频自动互切技术

　　12、完整的保护配置功能与专业微机保护技术

　　13、独特结构设计，散热效果好，设备环境适应能力强

六、高压变频器的应用与分析

　　多年多例证明，风机变频调速远比工频运行风门调节具有诸多的优点。

　　1、 全年长时间无故障连续运转，除去检修、停产设备停机，提高设备作业率。

　　2、 变频器具有完善的多项保护功能，确保电动机正常运转。

　　3、 根据转炉冶炼三个周期中烟尘量的大小通过变频调速，环保节能。

　　4、 减少机械设备维护

　　5、 节能效果

　　比照工频调节风门，年运行时间为8400小时，四档调速分别人额定转速的100%、85%、60%、30%，运行时间比例为25%、25%、15%、35%.已知风量与转速成正比，风压与转速平方成正比，轴功率与转速立方成正比。

　　Q2=Q1（n2/n1） ——-⑴

　　H2=H1（n2/n1）² ——-⑵

　　P2=P1（n2/n1）³ ——-⑶

　　一次除尘风机功率1250KW，额定转速rpm，功率因数0.87，风机有功功率p=1250＊0.87=1087.5KW

　　100%时P100%=1087.5KW

　　85%时 P85%=1087.5＊0.614=667.725

　　60%时 P60%=1087.5＊0.216=234.9

　　30%时 P30=1087.5＊0.027=29.3625

　　功率平均值P=1087.5＊25%+667.725＊25%+234.9＊15%+29.3625＊35%=484.32KW

　　节电比率（1087.5-484.32）/1087.5=55.46% 电费单价0.52元/度

　　全年节点费用为1087.5＊55.46%＊8400＊0.52=2634460元

　　二次除尘风机功率630KW，额定转速rpm，功率因数，相同的算法可得全年节电费用1281983元。两台风机全年节约电费2634460+1281983=3916443元，即全年仅电费一项可节约390万元。

七、结束语

　　ZINVERT在西钢一炼钢厂120吨转炉二期工程除尘风机上的应用是成功的，节能效果显著，同时节省大量的人力物力，减轻了维修人员的劳动强度，社会效益显著，高压变频器必将在更广泛的领域得到应用与推广。